明基床上开孔沉箱波浪力试验研究

摘要

“一带一路”战略的实施，必将促进互联互通的基础设施建设，这也对传统的海工建筑物提出了新的工程要求。开孔沉箱的结构特点使入射波与反射波在沉箱前形成相位差，可以有效降低波浪能量，从而显著减小结构物的反射系数、波浪力、结构物前的波高爬高，加之相比于实体沉箱，开孔沉箱降低了工程造价，故近些年在港口与海岸工程中受到了广泛的关注与应用。实际工程中开孔沉箱常常修建于明基床之上，而目前明基床上开孔沉箱所受波浪力的研究成果尚鲜见报道，本文对明基床上的开孔沉箱所受波浪力进行研究分析，对实际工程具有一定的应用价值。
　　本次试验在大连理工大学海岸及近海工程国家重点实验室海洋环境水槽中进行，通过二维物理模型试验，对规则波与不规则波作用下，明基床上开孔沉箱所受波浪水平力、垂直力进行了系统分析，并与前人试验成果进行对比分析;在试验中，分别进行明基床上实体直墙与开孔沉箱结构的试验;在开孔沉箱试验设计中，选取不同的消浪室宽、开孔率、基床高度，以便对比分析。
　　本文采用单因次相关分析的方法对试验数据进行了系统分析，对试验中物理量进行无量纲化处理，考察消浪室相对宽度、相对基床高度、波陡、相对水深、开孔率等各影响因素对明基床上开孔沉箱所受总波浪力的影响，找出各影响因素与开孔沉箱所受总水平力（总垂直力）与实体沉箱所受水平力（总垂直力）之比、开孔沉箱所受总水平力总垂直力极值之间的相位差、开孔沉箱所受总水平力（总垂直力）极值时刻对应的总垂直力（总水平力）与对应工况所受总垂直力（总水平力）极值之比之间的关系。
　　采用最小二乘法给出计算关系式，在试条件变化范围内，所得计算值与采集试验值吻合良好。不规则波试验数据普遍大于规则波试验数据，即由不规则波试验数据拟合的计算关系式可以给出偏于安全的结果。与现行《防波堤设计与施工规范》给出暗基床条件下的开孔沉箱波浪力计算公式进行对比分析，规范公式在明基床条件下有局限性，而本文计算公式通用于明基床与暗基床的结构形式，故本文结果可为工程施工与设计提供参考依据。

目录

声明

摘要

1 引言

1．1 研究工作的目的和意义

1．2 国内外研究概况

1．3 本文的主要工作

2 试验概况

2．1 试验设备及仪器

2．2 试验方法

2．3 试验波要素

3 开孔沉箱所受水平方向波浪力的研究分析

3．1 规则波作用下开孔沉箱所受总水平力分析

3．1．1 开孔沉箱与实体沉箱总水平力峰值之比

3．1．2 开孔沉箱与实体沉箱总水平力谷值之比

3．2 不规则波作用下开孔沉箱所受总水平力分析

3．2．1 开孔沉箱与实体沉箱总水平力峰值之比

3．2．2 开孔沉箱与实体沉箱总水平力谷值之比

3．3 公式适用范围讨论

3．3．1 规则波与不规则波公式对比

3．3．2 总水平力之比峰谷值对比

3．3．3 与现行规范公式对比

3．4 本章小结

4 开孔沉箱所受垂直方向波浪力的研究分析

4．1 规则波作用下开孔沉箱所受总垂直力分析

4．1．1 开孔沉箱与实体沉箱总垂直力峰值之比

4．1．2 开孔沉箱与实体沉箱总垂直力谷值之比

4．2 不规则波作用下开孔沉箱所受总垂直力分析

4．2．1 开孔沉箱与实体沉箱垂直力峰值之比

4．2．2 开孔沉箱与实体沉箱垂直力谷值之比

4．3 公式适用范围讨论

4．3．1 规则波与不规则波公式对比

4．3．2 与现行规范公式对比

4．4 本章小结

5 开孔沉箱所受总水平力极值时刻对应的总垂直力的研究分析

5．1 规则波作用下开孔沉箱所受总水平力极值时刻对应的总垂直力

5．1．1 总水平力峰值时刻对应的总垂直力分析

5．1．2 总水平力谷值时刻对应的总垂直力分析

5．2 不规则波作用下开孔沉箱所受总水平力极值时刻对应的总垂直力

5．2．1 不规则波作用下总水平力峰值时刻对应的总垂直力分析

5．2．2 不规则波作用下总水平力谷值时刻对应的总垂直力分析

5．3 公式适用范围的讨论

5．4 本章小结

6 开孔沉箱所受垂直力极值对应的总水平力分析

6．1 规则波作用下开孔沉箱所受垂直力峰值对应的总水平力分析

6．1．1 总垂直力峰值时刻对应的总水平力分析

6．1．2 总垂直力谷值时刻对应的总水平力分析

6．2 不规则波作用下开孔沉箱所受总垂直力极值对应的总水平力分析

6．2．1 总垂直力峰值时刻对应的总水平力分析

6．2．2 总垂直力谷值时刻对应的总水平力分析

6．3 试验计算公式应用范围的讨论

6．4 本章小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢